[发明专利]太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能设备领域，尤其涉及太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置及测量方法。

背景技术

太阳能光伏组件的发电量决定于它所能够接受到的太阳辐射量，虽然太阳表面的辐射强度几乎是恒定的，但是太阳光在受到地球大气层的吸收、散射作用的强烈影响成为变量。通常，太阳辐射到光伏组件上的能量由3个部分组成：(1)直接辐射部分，这部分的太阳光是垂直辐射到组件上；(2)散射部分，这部分的太阳能量是由于太阳光通过大气层时大气中的云层里面的水蒸气，灰尘颗粒改变了太阳光线的路径，光线经过无规律的反射、折射以后到达太阳电池的表面的能量；(3)太阳电池附近地面或者建筑物的反射。

还有一种太阳电池组件在使用过程中的现象：太阳电池组件的方位角不是正南方向的0度，而是偏东或者偏西一个固定的角度，在这种情况下的最佳倾斜角已经和正南方位角不一样了，需要重新设计。

一般我们从气象部门得到的太阳辐射数据是指水平面上的太阳辐射量，要得到太阳辐射到有一定倾斜角度的光伏组件上的辐射量还要在一系列其他参数的支持下，通过计算得到。当然，在计算的同时，最佳倾斜角度的数值也就出来了。

方位角、倾斜角对于太阳电池组件发电量的影响是比较大的。由于很难得到比较准确的气象参数，计算的结果难免出现偏差，微小的偏差可能使得MW级的光伏电站每年的发电量减少几万KWh。所以使用一个可以实时记录太阳电池组件在不同方位角、倾斜角度对于提高光伏组件发电量是十分重要的。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足而提供一种太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置，用实时测量的方法来寻找太阳能光伏组件的最佳倾斜角。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置，包括工作台、控制装置和太阳能光伏组件，所述的工作台包括U型组件支架、固定架、步进电机、减速箱、限位装置、连接装置，所述的U型组件支架上安装太阳能光伏组件，所述的限位装置安装在固定架下端，连接装置一端与限位装置连接，一端与上位安装平台连接。所述的步进电机、减速箱安装在固定架内部，所述的U型组件支架下端与减速机通过销轴连接。所述的控制装置包括单片机、取样电阻、控制板、电源，所述的取样电阻与太阳能光伏组件通过导线串联后与单片机连接；所述的步进电机、减速箱连接后与单片机连接，所述的单片机控制整个测量装置的运行。

作为本发明所述的太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置的一种优选方案，所述的电源由所述的太阳能光伏组件和与之连接的蓄电池组成，通过太阳能光伏组件及蓄电池对整个测量装置进行供电，不需要额外的外接电源就可以独立工作。

作为本发明所述的太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置的一种优选方案，所述的电源为电网交流电，通过电网进行供电，电量稳定。

作为本发明所述的太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置的一种优选方案，所述的取样电阻所在的电路连有双极型晶体管(MOS管)，能够将电路中的电压信号成倍的放大，易于单片机识别和计算。

作为本发明所述的太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置的一种优选方案，所述的限位装置为一行程开关，当U型组件支架旋转至水平位置后，行程开关启动，避免U型组件支架向下方旋转造成设备的损坏。

一种利用所述的测量装置测量最佳倾斜角度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)步进电机在单片机所发出的脉冲控制下，带动U型组件支架向左或向右转动一定的角度；

(2)转动结束后，由单片机短时发出脉冲将太阳能电池组件短路，测量并记录短路时取样电阻所在的电路的电压，取样电阻的电阻值固定且已知，太阳能电池组件的短路电流与太阳辐射强度成正比，测量这时回路中的电压值，这个电压值与太阳能光伏组件呈线性关系，由测量的电压值来比较太阳能光伏组件接收的太阳辐射量；

(3)步进电机在单片机所发出的脉冲控制下，带动U型组件支架继续向左或向右转动一定的角度；

(4)转动结束后，由单片机短时发出脉冲将太阳能电池组件短路，测量并记录短路时取样电阻所在的电路的电压；

(5)重复步骤(3)、(4)，直到U型组件支架呈水平状态，停留一段时间，重复步骤(1)-(4)。

有益效果：

本发明所述的太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置，通过单片机控制U型组件支架按照一定程序转动，实时监测太阳能光伏组件的辐射情况，构思独特实用、设计科学合理、结构简单巧妙、效果稳定可靠。

附图说明

图1是本发明所述的太阳能光伏组件最佳倾斜角度测量装置示意图。